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摘要：随着社会经济的持续进步，我国在机械制造领域获得了较大的成绩，对机械制造的需求不断加强，制造标准也在不断提高。通过进一步分析机械设计过程中机械材料的选择和应用能全面提高机械设计水平。基于此，在实践研究过程，本文总结了材料选择在机械设计中的重要性，分析了具体的选择与应用方法，希望分析能加强实践研究水平。
关键词：机械设计；机械材料；选择；应用
在机械设计过程，全面的开展机械材料应用与研究是必要的，机械材料的应用是提高机械设计水平的重要部分，作为设计人员，应深入工作实际，针对具体机械设计内容，全面地开展材料应用研究，总结更加高效的应用方案，提高机械材料选择能力，为机械设计工作开展提供有效建议。
1材料选择在机械设计中的重要性
工业的发展促使各部门要不断完善工作细则，才能应对不断变化的市场，使工业化进程更快，提升企业的综合实力。改革开放后，机械制造成为我国经济发展的重要部分，机械设计人员根据制造要求不断完善工艺流程，使最终的设计结果更优质，从而保证材料的利用率更高，提升材料创造的价值。社会的不断进步，让人们对机械材料的要求日益提高，随着新型技术的出现，全新的机械设备可以完成材料的高质量加工，确保对材料进行更高效地利用。
机械制造企业为了完成大规模的量产，要先认真筛选机械材料。根据复杂的工艺要求，选择更适合加工的机械材料，能确保大批量生产过程中不会出现问题。企业要具有较高的加工工艺，根据不同材料的加工难度，选择适合的工艺方法，让最终完成的产品质量更高。同时，设计者要根据机械设备的情况，对不同的设备进行技术升级，通过降低设备损坏几率的办法，提高设备使用寿命，避免对设备操作人员造成威胁。企业也要时刻考虑成本控制问题，选择适合的材料。虽然良好的材料可以创造出更优质的产品，但企业也要迎合自身发展情况，选择更适合企业使用的材料，避免造成成本浪费问题。高品质的机械材料是确保企业能够长久发展的基础。
按照材料的质量和用途进行分类，选择高质量材料的同时，要根据所制造的产品进行适当的加工，以提高材料的利用率。筛选机械设备的材料关键在于对技术的完善，通过现代技术的革命选择机械材料，对后续的设计成果也有影响。企业为进一步提高制造过程中材料的利用效率，可以根据环境的情况选择更环保的材料，这些材料既可以避免对环境造成污染，提高资源利用效率，又可以将材料的经济适应性提高，让材料产生的产品具有更高的环保价值。我国机械制造业想要维持长久稳定的发展趋势，要时刻考虑材料的选择渠道，并且根据人们不断提高的生活要求，提高机械材料的制造工艺，使最终完成的产品能够保持经济稳定发展，共同打造健康而舒适的生活环境。
2机械设计过程中应用到的主要材料
机械设计使用的材料含多种类型，其中包括金属材料和非金属材料两大类。金属材料主要包含铸铁、钢、铜合金，而非金属材料包括陶瓷和其他复合材料。在进行机械设计中，设计师要综合考虑不同材料的配比，在完成产品设计和应用的同时，使材料比例适合，以达到最优质的效果。不同的材料所展现的性能也存在差异，因此设计人员要综合考虑材料的适用性能和范围，让机械设计产品的质量达标。
2.1金属材料
金属材料作为机械设计必不可少的材料，主要涉及铁、钢、铜等类别。铸铁材料要先考虑其物质组成，根据金属合金的要求，组成的铸铁材料中要包含铁、硅、碳等物质，同时铸铁材料在应用期间以其优质的流动性，更好地适应不同机械制造环境。由于其本身的熔点更低，所以在铸造的同时可以更适合进行锻造，同时可以增强其减震性能和抗压能力，使最终设计的机械设备拥有更广泛的应用空间。钢材料和铸铁材料一样，也属于一种由多种元素组成的合金材料，这种材料中所含有的钢元素较多，在日常应用时要根据不同钢合金的结构选择适合的作业场景。碳素钢是性能较强的材料，在加工制造的同时能够以更低的价格完成产品的制造，因此被广泛应用到诸多机械制造领域。铜材料与铸铁材料相比，其本身的延展性更高，并且可以拥有较高的耐腐蚀性，在综合多种元素以后，铜材料的化学组成更为复杂，比如：在白铜中会加入锌、铅、锡、锰等特殊的元素，使最终形成的青铜合金抗腐蚀性更高，耐磨性更强，因此在加工制造过程中可以作为多种机械设备的重要元件，拓宽其适用范围。钢元素的机械制造设计复杂，其中包含化学成分较多。钢元素有许多优点，比如：本身的造价较低，工业性能较好等，在加工制造时可以根据类型需求，选择适合的钢元素，在控制好含碳量以后，能够拓宽钢元素的应用范畴。
机械设计中的钢元素材料含有更多特殊元素，促使最终形成的合金钢可以拥有较高的物理特性，在不受外界化学成分影响的前提下，可以通过热处理的方式制造出相应的产品，进而满足机械材料的基本要求。
2.2非金属材料
非金属材料主要包含橡胶类、高分子材料、陶瓷材料、复合材料等，塑料作为机械设计中应用较多的材料品种，由于其本身重量较轻，同时加工难度较低，具有较高的抗腐蚀性和绝缘性，因此在多种场合中都会应用。利用橡胶可以完成减震设计。具有较高弹性的橡胶，能够快速吸收多余的冲击能量，所以制作减震器时，也可以利用弹性较好的橡胶材料代替。陶瓷材料稳定性较高，具有一定的耐高温、耐腐蚀性等优点，所以在机械设备制造期间，可以将其作为模具、刀具等工艺的材料。复合材料包含高分子材料以及陶瓷材料的综合体系，在机械制造过程中会更多地应用于武器和航空领域中。科技的迅猛发展，让材料的复杂性提高，也使材料的适用范围更广，最终研发的材料一定更适合人们使用，并且不会对生活造成影响。
3机械设计中材料的选择与应用策略
按照机械设计要求，设计者要了解材料的使用范围和能力，通过不断完善设计细节，拓宽材料的使用渠道：首先，机械设计要符合实用性理念，确保最终的设计更有意义；其次，机械设计要对细节环节进行妥善观察，避免设计环节出现问题。还有，材料本身要更好地迎合环境的变化，在污染程度较低且成本要求较高的区域，选择能耗低、保质保量的材料用作机械设计，可以更好地构建稳定的经济架构。材料本身的类型较多，不同的产品要根据要求选择适合的材料，才能提升其基本性能。
机械材料的选择和应用十分广泛，设计人员要考虑零件的基本要求，所以，在整个机械设计流程中，工作人员要对工作内容进行记录、存档，方便进行后续的工作布置。完成基础准备工作以后，机械设计人员要做好以下工作安排。
3.1明确机械设计要求
设计人员要从科学的设计理念出发，确保选择的设计理念符合基本设计要求，并有效掌握设计重点和难点，使整个设计过程可以有效执行。依据设计方案执行工艺的过程中，要注意以下问题：
明确设计零件用途。设计师根据不同零件的使用规格和方向，选择合适的零件材料以及设计方案，在确定使用环境以后，可以根据零件的性能选择标准设计方法，同时，对比零件的磨损程度，利用电脑完成仿真模拟使用过程，了解零件在运转状态下的各项参数是否达标。做好材料经济性分析，由于零件具有一定的损耗特性，所以在机械设计中要以成本控制为基础，选择的机械零件应该具有良好的质量，在使用的过程中确保采取的设计工艺不会对零件基本参数造成影响，让零件拥有更持久地使用特性。设计师也要分析不同零件的材料性质，然后按照现有设计工艺完善设计流程，确保最终采取的设计方案可以更高效的应用材料，延长零部件的使用寿命。
3.2做好材料性能分析
材料性能的完整数据是判别机械零件使用寿命的依据，所以，设计人员要在开展相关理念设计之前，先了解材料的基本特性，之后按照需求展开设计任务，具体过程分以下几部分：
首先，进行物理性能分析。机械材料的物理特性包含导热性、导电性、熔点、密度等，在特定环境中，材料本身的物理特性直接决定其使用年限和使用环境。根据特定材料的情况进行工艺调整，能够使零件的磨损程度降低，比如：某些机械零件重量有限，为了避免因质量造成影响，可以使用比较轻薄的铝、镁等轻金属材料；其次，了解其化学特性。在特定环境下受外部化学因素影响，机械材料零部件会产生相应的磨损，其中包含化学稳定性、抗氧化性、耐腐蚀性等。零件在特定环境中使用，要根据其本身的化学特性进行选择，选择抗氧化性较高的材料，可以延长使用寿命；最后，进行工艺性能分析。机械材料的加工制作工艺十分复杂，包含焊接、切削、锻造等流程，所以零部件本身的性能要十分稳定，才能在加工以后满足不同环境的使用需求。在确定最终设计方案前，要经过专家讨论，明确用途和方向后，最终选择适合的方案。
3.3选优合理处理工艺
机械零件的生产加工工艺要做到与时俱进，才能在生产加工的同时保持工艺流程的优化，让最终完成的机械零件可以被更好的应用。设计人员要了解先进的工艺方法，对于相对复杂的工艺流程要懂得进行优化，使用先进的材料和步骤，对机械零件进行加工。处理钢材料的同时也要做到流程精进，提高材料的应用效率，此处以钢材料热处理为例：
钢材料通过淬火、正火、回火、退火等流程，可以使其物理特性发生转变。由于某些机械材料本身硬度较大，无法满足零件加工需求，所以在加工前可以进行退火处理，使其硬度降低，进而完成零部件的加工与制作。在某些环境下还要提高机械材料的硬度，通过正火的方式提高硬度是比较常用的方法，某些零部件在加工处理过程中进行退火和正火处理，也可以将无法满足要求的零部件的硬度和强度进行改变，使其符合特定环境的应用特性。对机械零件的基本性能进行了解后，要按照环境需求，分析零件本身的性能改变参数，比如：要确保零件具有更高的耐腐性、热硬性，要进行相应的氧化处理，使用物理、化学的处理方式，既可以提高钢的渗碳效果，又可以让钢在特定环境下拥有不同的性质，使其更好的应用到相应的加工场所中完成零部件制作。不同的设计工艺和流程，要根据环境参数进行更改和完善，设计人员也要优先了解钢处理的正确方法，在避免对零件本身质量造成影响的前提下，选择适合的加工工艺，最终获得想要的零部件产品。
4材料的选择与应用注意事项分析
4.1选择实用型、功能型的材料
机械设计的整体工艺流程要提前明细化，才能通过严谨而周密的计划保证工艺质量。材料选择是机械设计的基础，适合且实用的材料能够为后续的加工工艺提供便利。按照设计要求，设计师要确保整体的设计理念既可以满足机械要求，又可以达到一定的艺术水准，使机械设计后的产品具有更好的美感，同时提高机械产品的性能。按照不同的目标对相应的机械设计进行优化的过程中，可以先参考材料的基本特点，然后按照锻造要求完善工艺流程，突出展现材料性质的同时，利用更加优化的工艺，使材料的强化性能得以展示，进而获得质量更优的产品，使残次品率有效降低。
4.2充分考虑运行环境
机械设计加工过程要先对材料进行严格的筛选，按照其强度和质量选择适合的加工方法，然后进行材料加工时，要考虑环境对材料变化产生的影响，以免影响机械工程的整体质量。参照设计要求，设计人员要根据机械工程的环境因素，对整体的工艺流程进行完善，比如：在酸性环境中某些金属材料的耐腐蚀性较弱，因此要采取相应的氧化还原反应，以提高材料本身的抗腐蚀性能。在潮湿的环境中，很多机械材料容易出现问题，当产生生锈开裂情况时，设计师要先考虑这些零件的使用环境，通过在其表层涂抹一层防锈漆的方式，使零件内部成分更加稳定，从而提高零件本身的质量，延长使用寿命的同时，也可以有效降低事故发生概率。
4.3简化材料构造，使其易于回收
零部件的生产和加工工艺要经过不断优化，其目的是更好地完成材料的生产制作，并且可以对材料进行最优化的分配，以免出现材料剩余问题。某些金属材料在使用期间剩余量较多，此时可以根据材料本身特性进行回收。机械设计中所使用的钢材有上百种材料，材料本身的差异性较小，所以在使用期间要根据环境需求选择适合的材料，同时要明确被使用材料的类型，将残余的材料分类存储，以便进行回收。受传统观念影响，某些机械材料回收过程已经系统化，所以在回收相应产品时，要避免出现材料混搭情况。根据机械设计理念，提高材料利用率，让最终的设计方案更好的避免材料浪费问题。针对某些可循环使用的材料，设计人员要提前进行构思，通过完善设计工艺，建造回收的良性循环体系，让材料可以被及时循环利用，更加迎合环保建造的理念。
机械设计以保护环境为基础，合理利用材料的同时，避免对环境造成破坏。随着社会的不断发展和进步，机械设计理念也发生了巨大的变化，在不断优化的同时，设计人员能够根据机械设计的流程提前完善相关工艺，并对执行人员进行安全培训教育，使其拥有更强烈的安全意识和环保意识，避免对内部材料损耗过高，消除污染的同时，让材料优化成为维持机械设计理念稳定的方式。
4.4重视材料的荷载问题
机械设计使用材料种类较多，在使用期间要了解每种材料的荷载能力，才能按照环境需求选择适合的材料，如选择的材料出现误差，则很容易产生不同程度的安全事故，进而出现资源浪费情况。机械设计初期，工作人员要具有良好的责任意识，对不同材料的荷载能力进行记录和分析，在了解设计方案以后，根据不同区域材料的使用状况，对材料本身的荷载性能进行判定。不适合的机械材料会导致机械工程停止，其造成的损失难以计算，设计前期就要由专人对材料购买的过程进行监督和管理，同时详细记录相关数据资料。设计人员也要积极学习先进的生产方法和经营理念，选择适合的类型材料，让最终设计的方案更加贴合实际情况，从而更有利于筛选适合的材料，促使机械设计过程更加完整和优质，增强机械设计的实用性。
5结语
总之，随着人们生活水平的提高、生活质量的不断提升，对各种工业的要求也是越来越高。在机械设计过程有效地选择材料是必要的，在材料的选择与应用过程，设计人员要提高认识，针对性地选择最佳材料，从而全面提高机械设计水平，为机械制造行业稳定发展奠定良好基础。
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